بار الکتریکی

در هوای خشک، با راه رفتن روی انواع مشخصی از فرش می‌توانید با نزدیک کردن انگشتان خود به یک دستگیره فلزی، شیر آب فلزی، یا حتی یکی از دوستانتان، یک جرقه تولید کنید، شما همچنان می‌توانید، مثلا با درآوردن ژاکت از تن خود یا بیرون کشیدن لباس ها از یک خشک کننده، جرقه های متعددی را تولید کنید، جرقه ها و چسبندگی استاتیکی پوشاک، معمولا فقط آزار‌دهنده هستند. ولی، اگر ژاکت خود را کنده باشید و سپس به یک رایانه جرقه بزنید، نتیجه کار بیش از یک آزار صرف خواهد بود. این مثال ها آشکار می کنند که در بدن ما،در ژاکت ها، فرش ها، دستگیره های در، شیر های آب و رایانه ها، بار الکتریکی وجود دارد. در واقع، هر جسم دارای مقدار فراوانی بار‌الکتریکی است.بار‌الکتریکی یک مشخصه ذاتی ذره های بنیادی است که اجسام از آنها ساخته شده اند: یعنی این ویژگی به طور خود به خود هر جا این ذره ها وجود داشته باشند همراه آنهاست. در هر جسم معمولی بارهای الکتریکی زیادی پنهان است، زیرا آن جسم دارای مقدارهای برابری از دو نوع بار است: بار مثبت و بار منفی. با یک چنین برابری-یا توازنی- از بار، گفته می‌شود که جسم از لحاظ الکتریکی خنثی است؛ یعنی دارای هیچ بار خالصی نیست.اگر این دو نوع بار در حال توازن نباشند، آنگاه یک بار خالص وجود دارد. برای آنکه مشخص کنیم یک جسم دارای بار موازنه نشده یا بار خالص است، می‌گوییم آن جسم باردار شده است.این عدم توازن معمولا بسیار کوچکتر از مقدار کل بارهای مثبت و منفی است که در جسم وجود دارند. اجسام باردار با وارد کردن نیروهایی به یکدیگر، برهم کنش می‌کنند.برای نشان دادن این موضوع، نخست یک میله شیشه ای را با مالیدن یک سر آن به ابریشم، باردار می‌کنیم.در نقطه های تماس میان میله و ابریشم، مقدار کمی بار از یکی به دیگری منتقل می‌شود که اندکی خنثی بودن الکتریکی هر یک را بر هم می‌زند(ابریشم را بر میله مالش می‌دهیم تا تعداد نقطه های تماس و در نتیجه مقدار بار انتقال یافته را، که هنوز کم است افزایش دهیم.) اکنون فرض کنید میله باردار را از نخی آویزان کنیم تا از محیط اطرافش به طور الکتریکی منزوی شود، به گونه‌ای که بار آن نتواند تغییر کند.اگر میله شیشه ‌ای مشابه دیگری را با بار مشابه به آن نزدیک کنیم، دو میله یکدیگر را می‌ رانند؛ یعنی هر میله با نیرویی از میله دیگر دور می شود.ولی، اگر یک میله پلاستیکی را با خز مالش دهیم و سپس آن را به نزدیکی میله شیشه ای آویزان ببریم، دو میله یکدیگر را می ربایند؛یعنی هر میله با نیرویی به دیگری نزدیک می شود. این دو آزمایش را می‌توان با توجه به بار های مثبت و منفی درک کرد.هنگاهی که یک میله شیشه ای با ابریشم مالش داده شود، شیشه مقداری از بار منفی خود را از دست می دهد و از این رو دارای بار مثبت موازنه نشده کوچکی می شود. وقتی میله پلاستیکی با خز مالش داده شود، پلاستیک بار منفی موازنه نشده کوچکی را بدست می آورد، این دو آزمایش نشان می دهد که:

بارهای هم علامت الکتریکی یکدیگر را می رانند و بارهای الکتریکی با علامت مخالف، یکدیگر را می ربایند.

• بار ها یا نسبت به یکدیگر ساکنند یا بسیار آهسته حرکت می کنند.
• قدرت برهم کنش الکتریکی یک ذره با اجسام اطراف آن به بارالکتریکی ذره بستگی دارد.

نام ها و علامت های "مثبت" و "منفی" برای بارالکتریکی توسط بنیامین فرانکلین به طور دلخواه برگزیده شده است. او به آسانی می‌توانست نام ها را عوض کند یا از جفت های دیگری از مخالف ها برای متمایز کردن دو نوع بار استفاده کند. ربودن و راندن جسم های باردار، کاربرد های صنعتی فراوانی دارد که رنگ پاشی الکتروستاتیکی و گردنشانی، جمع آوری خاکستر دودکش ها، چاپ جوهرافشان غیر ضربه ای و فتوکپی از آن جمله اند. بار الکتریکی کوانتیده است؛ یعنی هر باری را می‌توان به صورتneنوشت، که در آن nیک ثابت مثبت یا منفی و e یک ثابت طبیعت به نام بار بنیادی(≈1.602×〖10〗^(-19 ) C) است.

بارالکتریکی پایسته است

اگر یک میله شیشه ای را با ابریشم مالش دهیم، بار مثبتی در میله ظاهر می شود.این اشاره بر آن دارد که مالش باری ایجاد نمی کند، بلکه فقط آن را از جسمی به جسم دیگر منتقل می کند و بدین ترتیب خنثی بودن الکتریکی جسم را در حین این فرایند بر هم می زند. این فرضیه پایستگی بار که نخستین بار توسط بنیامین فرانکلین پیشنهاد شد، هم برای اجسام باردار بزرگ مقیاس و هم برای اتم ها، هسته ها و ذره های بنیادی با بررسی های دقیقی مورد تایید قرار گرفته و هیچ استثنایی تا کنون یافت نشده است. بنابراین بارالکتریکی را نیز به فهرست کمیت هایی که از قانون پایستگی پیروی می کنند، شامل انرژی و اندازه حرکت های خطی و زاویه ای، می افزاییم.

جستاره ای دیگر

• میدان الکتریکی
• یون
• الکترون

منابع

کتاب مبانی فیزیک هالیدی/جلد دوم-الکتریسیته و مغناطیس